黄原酸甲酸酯的电子结构与浮选性能关系的密度泛函研究

运用密度泛函理论计算一系列黄原酸甲酸酯捕收剂的几何构型和电子结构,结合Klopman的普遍化微扰理论,研究前线轨道性质(形状和能量)、自然键轨道电荷、电负性、绝对硬度等参数与捕收剂浮选性能之间的相关性.黄原酸甲酸酯的键合原子为C=S双键中的S原子,最高占据轨道能量、自然键轨道电荷、电负性等参数只能推断捕收剂的浮选活性.黄原酸甲酸酯所表现出的选择性,主要是因为黄铜矿表面Cu原子的d轨道电子转移到捕收剂的最低空轨道(LUMO)和能量第二低空轨道(LUMO+1)形成反馈π键,从而增强了捕收剂对黄铜矿的浮选能力.空轨道能量(ELUMO、ELUMO+1)大小可较好地解释捕收剂的选择性强弱.     

捕收剂CSU-A与黄铜矿作用机理

通过矿物浮选实验、吸附量测试以及红外光谱分析,研究CSU A与黄铜矿和黄铁矿相互作用的规律.浮选实验结果表明,当CSU A的质量浓度为6mg/L,溶液pH值为9.0～9.5时,CSU A对黄铜矿捕收能力强,对黄铁矿捕收能力弱;红外光谱分析结果表明,捕收剂CSU A与黄铜矿和黄铁矿作用前、后的红外光谱图明显不同,在黄铜矿与药剂作用后出现了6cm-1的波数位移,而黄铁矿与捕收剂作用前、后的红外光谱图基本上没有变化.由此可以确定,捕收剂CSU A在黄铜矿表面发生了化学吸附,而在黄铁矿表面仅是简单的物理吸附.捕收剂CSU A具有选择性的主要原因是在黄铜矿和黄铁矿表面发生吸附的形式不同.     

黄铜矿吸附5-戊基-1,2,4-三唑-3-硫酮的热力学及机理

以正己酸和氨基硫脲为原料,加热回流条件下得到己酰胺硫脲中间体,该中间体在碱溶液中成环并酸化制得5-戊基-1,2,4-三唑-3-硫酮(PETT),采用红外光谱和核磁共振氢谱及碳谱确认其结构。研究PETT对黄铜矿的浮选性能及其在黄铜矿表面的吸附热力学及机理。研究结果表明:PETT是黄铜矿的优良捕收剂,其吸附于黄铜矿表面的优选p H范围为4.0~9.0,吸附量随着温度的升高而增大,其等温吸附符合Langmuir模型,吸附焓变ΔH为54.27 k J/mol,熵变ΔS为278.82 J/(mol·K),吸附自由能变ΔG为-28.81 k J/mol(298 K)。PETT吸附于黄铜矿表面的过程可能为自发、吸热的单分子层化学吸附。PETT通过其三唑环内氮原子和环外硫原子与黄铜矿表面的铜原子成键而化学吸附于黄铜矿表面。     

捕收剂CSU31对黄铜矿和黄铁矿浮选的选择性作用

通过浮选实验、吸附量和动电位测定,考察捕收剂CSU31对黄铜矿和黄铁矿浮选性能的影响及作用机理。研究结果表明:当pH=2.7~12.0时,CSU31对黄铜矿的捕收能力强,最大回收率达到93%,而对黄铁矿的捕收能力弱,在pH为7.0~12.0时,其回收率小于10%;当pH为7.0~11.0时,用CaO作pH调整剂,黄铁矿回收率低于5%;CSU31在黄铜矿和黄铁矿表面的吸附量均随着CSU31用量的增加而增大,但捕收剂在黄铜矿表面的吸附量明显大于在黄铁矿表面的吸附量,CSU31的吸附造成矿物表面的动电位往负的方向移动,而且使黄铜矿表面的动电位负移较大。     

乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响及其机理

通过单矿物浮选实验,考察了乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响.采用矿物表面X射线光电子能谱分析、矿物表面Zeta电位检测、药剂在矿物表面吸附能分析和矿物表面捕收剂吸附量测试等方法,探讨了乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响机理.结果表明:乙二胺磷酸钠能够使硫化后的赤铜矿矿物表面铜、硫元素的含量增加,负电性增强,使HS^-在矿物表面的吸附能负值增加,硫化反应更易发生,进而改善了矿物表面的硫化效果,增加了矿物表面捕收剂的吸附量,提高了赤铜矿硫化浮选的回收率.     

反浮选法提高细粒径硅钙质磷矿品位

以反浮选法分离细粒径硅钙质磷矿中的石英,获得的P2O5品位和回收率都比正浮选法高,其中P2O5回收率提高了大约40%.在烷基胺盐、醚胺盐和季铵盐三种阳离子捕收剂中,以烷基胺盐捕收剂的反浮选效果最佳,P2O5品位和石英去除率可分别提高到30%和60%以上.酸性介质比碱性介质更有利于提高硅钙质磷矿的品位,在碳酸盐脉石存在的情况下,酸性越强的环境越有利于反浮选分离石英.磷酸比硫酸能更好地调节体系的酸性和抑制磷酸盐矿物,且用量较少.优化的捕收剂用量为0.5～1kg·t-1.三种阳离子捕收剂都在矿石表面发生物理吸附,以烷基胺盐的吸附强度最大,所以其具有较好的浮选性能.     

脂类捕收剂DLZ对黄铁矿浮选的影响及其作用机理

通过浮选实验,吸附量和红外光谱测定,考察脂类捕收剂DLZ对黄铁矿可浮性的影响及作用机理.研究结果表明,DLZ在整个pH范围内对黄铁矿的捕收能力弱,黄铁矿回收率小于24%;在低铜离子浓度(1 mol/L)下,对黄铁矿回收率影响不大;当铜离子浓度增加至4 mol/L,pH值为2.7时,黄铜矿回收率达到42%;在碱性条件下,黄铁矿回收率与不加铜离子时的回收率相当;DLZ在黄铁矿表面的吸附量随其用量的增加而增大;加入铜离子对DLZ在黄铁矿表面的吸附有促进作用;DLZ与黄铁矿作用前后,以及加入铜离子后的红外光谱图基本没有变化,即DLZ在黄铁矿表面的吸附属于物理吸附;加入CaO后在873.7 cm-1和797.7 cm-1处出现2个吸收峰,表明黄铁矿表面附着Ca(OH)2等含钙的化合物,阻止了DLZ在矿物表面的吸附,降低了黄铁矿的可浮性.     

黄铜矿和黄铁矿无捕收剂浮选和分离的研究

本文给出了有、无硫化钠存在时,黄铜矿和黄铁矿的无捕收剂浮选行为。研究表明,黄铜矿具有良好的自诱导可浮性,浮选的电位范围和pH范围较宽;弱酸性和碱性介质中,黄铁矿自诱导浮选差,没有任何可浮电位范围。然而,硫化钠的添加,明显促进了黄铁矿的无捕收剂浮选。天然矿石浮选试验表明,自诱导和硫诱导浮选技术能够有效地浮选和分离黄铜矿和黄铁矿。通过HS~-离子吸附量的测定、矿物表面中性硫量提取分析、矿浆电位测试和量子化学计算,较详细地研究了黄铜矿和黄铁矿无捕收剂浮选的机理。研究结果表明,矿物表面中性硫是主要疏水体。     

新型煤泥浮选促进剂CG的制备与作用机理

针对选煤厂浮选过程存在的问题,对浮选药剂进行改进,探讨一种新型煤泥浮选促进剂CG的制备工艺,将促进剂CG与柴油按比例配制成新捕收剂,进行浮选实验研究和相关机理分析。通过红外光谱发现新捕收剂与煤样作用后,在2 325 cm-1附近出现新的羧基吸收峰,表明新捕收剂与煤样表面发生了化学吸附;通过Zeta电位分析,发现新捕收剂对煤样的吸附使煤粒表面Ze-ta电位减小,表明促进剂CG的极性基与煤表面亲水的含氧官能团发生氢键吸附,除去了含氧官能团对煤浮选的不利影响,使煤粒表面的疏水性增大。结果表明,使用新捕收剂比之柴油可以较大幅度地提高精煤产率。     

巯基苯基类捕收剂在黄铜矿表面吸附的DFT研究

采用基于紧束缚法的密度泛函理论(density functional theory, DFT)方法，研究了2-巯基苯并噻唑(MBT)、2-巯基苯并恶唑(MBO)和2-巯基苯并咪唑(MBI)的药剂结构及它们与黄铜矿表面的相互作用机制，探究了25℃条件下水分子对MBT、MBO和MBI在黄铜矿表面吸附影响。结果表明：MBT、MBO和MBI的HOMO轨道均主要分布在S原子上，且S原子携带负电荷较多，反应活性最强。MBT、MBO和MBI的S原子均可以吸附在黄铜矿表面的Cu原子上，形成六元环状结构。3种捕收剂与黄铜矿表面吸附强度按从大到小顺序依次为MBO、MBT、MBI。第一性原理动力学模拟结果表明，25℃时3种捕收剂都可以吸附在黄铜矿表面，其疏水性按从大到小顺序依次为MBO、MBT、MBI,与实验结果一致，揭示了MBT、MBO和MBI在黄铜矿表面吸附的机制。     

钙离子对脂肪酸类捕收剂浮选石英的影响机理

为了探究脂肪酸类捕收剂在浮选石英过程中,钙离子活化石英的作用及机理,进行了浮选试验、动电位检测、红外光谱分析.结果显示石英被浮选需要钙离子的活化,钙离子能增加石英的表面动电位,以及改性脂肪酸捕收剂DWD-3能在被钙离子活化的石英表面发生吸附,且存在化学吸附、氢键吸附;量子力学模拟显示,Ca²⁺,Ca(OH)⁺,OH^-能在石英表面发生吸附,且Ca²⁺吸附作用最强,钙离子活化石英的过程是Ca²⁺优先在石英表面上的O处发生化学吸附,形成被Ca²⁺活化的表面,捕收剂DWD-3以单键氧O_Ⅰ与2个双键O_Ⅱ吸附在被活化的石英表面.     

矿浆中金属离子对蓝晶石矿物浮选行为的影响

通过蓝晶石、石英及黑云母的浮选实验,研究了金属离子对矿物浮选行为的影响.实验结果表明:Ca²⁺和Mg²⁺显著活化蓝晶石的浮选,Al³⁺及Fe³⁺对蓝晶石及石英表现很强的抑制作用.浮选溶液化学分析表明,Fe³⁺,Al³⁺可以在矿物表面生成Fe(OH)₃和Al(OH)₃,使矿物浮选受到强烈的抑制;Ca²⁺和Mg²⁺由于羟基络合物存在使蓝晶石的零电点向低pH方向发生漂移,使十二胺的静电吸附力增强,起到活化作用.根据波耳兹曼矢量场中的粒子分布理论,通过计算Fe³⁺对矿物作用前后在不同pH条件下液相内部胺离子(RNH⁺₃)浓度、界面层胺离子的浓度以及比例关系来分析金属离子的活化或抑制作用机理.     

油酸钠直接浮选孔雀石的机理研究

研究了油酸钠直接浮选孔雀石的浮选行为及作用机理.采用浮选试验、Zeta电位测试、傅里叶红外光谱测试、溶液化学计算及热力学计算进行吸附机理分析.浮选试验表明:当捕收剂油酸钠用量为160 mg/L、pH值范围7~10时,孔雀石浮选回收率可以达到70%以上;当pH=9.5时,回收率为88.67%,达到最高;动电位及溶液化学表明:油酸钠在矿浆中的组分为C_(17)H_(33)COOH·C_(17)H_(33)COO~-,C_(17)H_(33)COO~-和(C_(17)H_(33)COO)_2~(2-),油酸钠在孔雀石表面主要发生了化学吸附;根据吉布斯自由能的计算和红外光谱测试分析表明:在合适的p H值范围,油酸钠与孔雀石表面的铜离子作用生成油酸铜盐沉淀,改变了孔雀石的表面性质使它表面疏水从而容易浮选回收.     

白云石对菱镁矿浮选行为的影响

以油酸钠(NaOL)为捕收剂,六偏磷酸钠为抑制剂研究菱镁矿和白云石浮选行为,并依据动电位、吸附试验和扫描电镜测试结果,探讨了菱镁矿与白云石人工混合矿体系中Ca~(2+)对菱镁矿浮选的影响机理.浮选试验结果表明,六偏磷酸钠对菱镁矿和白云石单矿物有良好的选择抑制作用;但对二者的人工混合矿进行浮选时,两种矿物均受到六偏磷酸钠的抑制,无法实现分离.吸附试验和扫描电镜测试结果表明,在浮选过程中白云石溶解出的Ca~(2+)吸附在菱镁矿表面.动电位测试表明,由于Ca~(2+)的吸附导致菱镁矿与白云石的表面性质趋同,严重影响这两种矿物的浮选分离.     

磁性修饰的工程酵母吸附水中银离子研究

采用水基磁性Fe₃O₄ 纳米颗粒修饰表面展示CueR蛋白的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae), 获得磁响应性能良好的磁修饰工程酵母细胞。傅里叶变换红外光谱分析表明, 磁修饰细胞较好地保留了工程酵母细胞和磁性材料的官能团。研究吸附动力学、等温吸附模型以及不同因素(如时间、温度和pH值)对磁修饰细胞吸附Ag⁺的影响, 结果表明, 磁修饰酵母对Ag⁺的吸附速率很快, 18分钟基本上达到吸附平衡; 最适宜吸附温度为20~30℃; 最佳吸附pH值等于7。磁修饰酵母对Ag⁺的吸附符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。多金属等摩尔浓度竞争条件下的吸附结果表明, 磁修饰后的工程酵母对Ag⁺仍具有选择吸附性, Ag⁺的吸附量为Ni²⁺的10.6 倍,Zn²⁺的9.0 倍,Co²⁺的7.5 倍,Cu²⁺的3.0 倍。     

金属离子对辉钼矿浮选的影响及机理研究

通过对辉钼矿纯矿物的浮选实验和动电位的测试,研究了金属离子对辉钼矿浮选的影响及作用机理.研究结果表明,Ca~(2+),Cu~(2+),Pb~(2+),Fe3+均可在辉钼矿表面形成吸附,但Ca~(2+)对辉钼矿的浮选结果没有明显影响,只有Cu~(2+),Pb~(2+)和Fe3+对辉钼矿的浮选产生了抑制作用.通过溶液化学计算发现,在一定的p H值范围内,Cu~(2+),Pb~(2+)和Fe3+形成的氢氧化物沉淀会特定地吸附于辉钼矿的极性和非极性表面,产生异相凝聚,导致辉钼矿表面亲水,可浮性下降.     

壳聚糖/硅藻土复合材料的制备及其对Hg~(2+)吸附

以硅藻土与壳聚糖为原料,戊二醛作为交联剂,制备了一种复合吸附材料,研究了其对水中Hg~(2+)的吸附性能,探讨了复合吸附材料的配比、Hg~(2+)初始浓度、吸附材料的质量与吸附时间等因素对Hg~(2+)吸附性能的影响.研究表明,随着硅藻土含量的增加,对应Hg~(2+)的吸附容量与去除率均下降;此外,随着Hg~(2+)初始浓度的提高,其去除率降低,而吸附容量却提高;增加吸附剂的质量,Hg~(2+)的吸附容量与去除率也相应增加;当吸附时间在45 min以内,对应的吸附容量与去除率随吸附时间的增加而提高,当吸附时间超过45 min后,吸附容量与去除率基本不变.     

铜钼浮选分离中硫化钠的消耗机理

针对铜钼浮选分离生产过程中,往往存在着硫化钠抑制剂消耗量过大、生产成本过高的现象,使用硫离子选择电极动态监测不同条件下硫化钠溶液中硫离子电位,来初步研究硫化钠大量消耗的机理.结果表明:铜钼浮选分离过程中,空气的鼓入和矿浆的未加温处理会增加硫化钠的氧化消耗,是硫化钠消耗量大的原因之一.浮选矿浆中的矿物(如辉钼矿、黄铜矿和黄铁矿)有着催化硫化钠氧化分解的作用,加上矿物本身对硫化钠的吸附作用,是造成铜钼浮选分离过程中硫化钠大量消耗的又一原因.此外,矿浆中溶出的少量金属阳离子(如Cu²⁺和Fe³⁺)对硫化钠的氧化分解也有一定作用,进一步加剧了硫化钠的消耗.     

胞外聚合物对Pb2+和Cd2+吸附行为研究

利用改良离心法从好氧颗粒污泥中提取胞外聚合物(EPS), 并研究其对重金属废水中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附行为。结果表明, EPS对Pb²⁺和Cd²⁺具有很强的吸附能力, 吸附行为符合Langmuir等温式, 拟合得到的最大吸附量分别可达534.76 和478.47 mg/g。Pb²⁺和Cd²⁺在EPS上存在竞争吸附, EPS对Pb²⁺的吸附选择性更强。Cd²⁺对EPS吸附Pb²⁺有一定的抑制作用, 但Pb²⁺的存在对EPS吸附Cd²⁺具有显著的抑制作用。傅立叶红外光谱(FT-IR)和三维荧光光谱(EEM)测定表明, 实验提取的EPS含有大量疏水和亲水性基团, 因此可通过络合作用、离子交换、螯合等多种作用与重金属发生强结合。对重金属起主要吸附作用的是存在于EPS蛋白质组分中的?COOH, ?NH2, ?CH2?, ?OH及?C=O官能团。研究表明, EPS吸附Pb²⁺的主要机理为离子交换和络合作用, 而对Cd²⁺的吸附则主要通过络合作用完成。     

钛铁矿海滨砂矿尾矿的浮选试验研究

对广西北海地区的钛铁矿砂矿尾矿进行了系统浮选试验研究,钛铁矿砂矿尾矿由原矿经过重选和磁选得到.研究表明,Pb(NO_3)_2对钛铁矿有活化作用,主要是由于Pb2+与钛铁矿发生特性吸附,提高了油酸钠对钛铁矿的捕收能力.以硫酸和水玻璃作为调整剂,Pb(NO_3)_2作为活化剂,油酸钠作为捕收剂进行浮选,在硫酸用量900 g/t,水玻璃用量400 g/t,Pb(NO_3)_2用量30 g/t,油酸钠用量450 g/t的药剂制度条件下,经过一次粗选、两次精选的闭路浮选流程,可得到TiO_2品位为39.55%,回收率为54.61%的钛精矿.